CN104962245B - 一种抗高温降解型长寿命燃气发动机冷却液 - Google Patents

一种抗高温降解型长寿命燃气发动机冷却液 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗高温降解型长寿命燃气发动机冷却液，该冷却液组合物由2,3‑二羟基苯甲酸和乙酰水杨酸的混合物作为热稳定性改进添加剂，与硝酸钠、钼酸钠、己二酸、苯甲酸、甲基硅油、染料、甘醇类冷却剂、水、pH调节剂组成，其中甘醇类冷却剂由乙二醇和丙二醇的质量比为9:1的混合物组成。本发明冷却液具有优异的缓蚀抗衰退性能，能够长时间保持较好的冰点、沸点、碱值，在使用过程中不用添加补剂，只需要添加蒸馏水或者纯净水，保证必要的循环流量，在燃气发动机中的更换周期可达到8万公里以上。

Description

一种抗高温降解型长寿命燃气发动机冷却液
技术领域
本发明属于汽车冷却液技术领域，具体涉及一种抗高温降解型长寿命燃气发动机冷却液。
背景技术
随着国家不断号召和推进环保节能应用于日常生活生产，燃气发动机也开始大面积应用于重型发动机和重负荷车辆，如城市公交CNG汽车、重型CNG载货汽车、LNG自卸车、LNG重型短途运输车辆等都已采用天然气作为燃料，实现了零排放和节能的良好示范作用。然而天然气比液体烃类燃料有更高的比热焓，以天然气为燃料的发动机比燃烧液体烃类燃料的发动机产生更高的燃烧气体温度，发动机热负荷增加。在大多数情况下，以天然气为燃料的发动机在70％～100％负荷下连续使用，而普通车辆发动机仅仅在其50％的时间是处于全负荷。如城市公共交通CNG汽车具有起步、停车频繁，载荷变化大，并且平均行驶速度较低的特殊运行特点，频繁起步使发动机长期处于低速高扭矩的运行工况，发动机转速从怠速升至高速再降至低速的运行时间增多，发动机温度长期较高，特别是夏季运行时期，发动机使用普通冷却液损失率较高，冷却液沸点下降，发动机容易沸腾开锅，行驶一段时间后需要补加冷却液以保证发动机运转时冷却液循环流量。在矿区和非公路运输车燃气汽车上，一些冷却液在使用过后容易析出结晶体，冰点容易升高，造成产品在使用过程中冰点变化较大，发动机在低温启动下热车时间加长，更为严重的造成水管破裂，损坏发动机。另外，长期的低速重载运行使发动机冷却液长期高温运行，冷却液劣化速度加快，使用寿命大大降低。
GB 29743-2013《机动车发动机冷却液》标准中规定重负荷车辆冷却液中必须检测到亚硝酸盐或者亚硝酸盐与钼酸盐的混合物，且浓度要达到一定要求。而LNG发动机工作产生较高的温度会加速冷却液中腐蚀抑制剂的枯竭，过早缩短冷却液的使用寿命。其中亚硝酸盐抑制剂高温下转化为硝酸盐，将铁表面转化为钝化状态以保护铸铁，但较高的温度会加速亚硝酸盐转化为硝酸根，产生的抑制剂耗尽后，又增加铁的腐蚀，亚硝酸盐与钼酸盐在长时间高温条件下降解，影响发动机油的低温性能，部分无机盐类从发动机冷却液中析出，提高了冷却液的冰点，降低了低温使用性能，也使冷却液使用寿命缩短。同时，冷却液高沸点的实现一般是提高冷却液中醇的含量，然而醇在高温条件下容易降解，生成酸类，使沸点、冰点下降，所以采用高含量醇比例时，还必须采用必要的添加剂实现长寿命的目的。
无机盐型缓蚀剂主要应用在90年代，但由于无机盐体系中的多种添加剂本身具有毒性，在冷却液废弃后污染环境，并且无机盐型冷却液体系不稳定而出现了沉淀和混浊等问题，特别是无机盐中硅酸盐的使用，作为腐蚀抑制剂使用的缺点如下：a)硅酸盐在自然界中的热稳定性差；b)加有硅酸盐的冷却液高温后pH值不稳定；c)硅酸盐凝胶生成、及其他无机盐类析出，导致冷却液的防腐蚀和冷却效果降低。
燃气发动机低速重载运行，发动机发热量高于普通汽、柴油发动机，普通冷却液在燃气发动机上使用后造成缓蚀剂过早析出，冰点提高、沸点降低、使用寿命大大降低，需要使用耐高温不易析出缓蚀剂、体系吸热能力提高的长寿命冷却液。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种具有优异的缓蚀抗衰退性能，能够长时间保持较好的冰点、沸点、碱值的抗高温降解型长寿命燃气发动机冷却液。
解决上述技术问题所采用的技术方案是该冷却液由下述质量份配比的原料组成：
本发明冷却液优选由下述质量份配比的原料组成：
本发明冷却液进一步优选由下述质量份配比的原料组成：
上述的甘醇制冷剂为乙二醇和丙三醇混合物，优选乙二醇和丙三醇的质量比为9:1的混合物。
上述的pH调节剂为KOH、NaOH、NaHCO3或Na2CO3，优选KOH。
上述2,3-二羟基苯甲酸和乙酰水杨酸是热稳定性改进添加剂，两者复配具有协同作用，能够显著增加冷却液中各成分的热稳定性，并降低乙二醇在高温条件下降解的倾向，以降低某些添加剂的析出和冷却液的沸腾；亚硝酸钠和钼酸钠为无机缓蚀剂，对铸铁、铸铝有很好的保护作用；己二酸和苯甲酸为有机酸缓蚀剂，对金属有较好的缓蚀作用；甲基硅油为防冻液消泡剂；甘醇制冷剂具有降低冰点的作用。
本发明的有益效果如下：
1、本发明在亚硝酸钠和钼酸钠的基础上使用2,3-二羟基苯甲酸和乙酰水杨酸能够大大缓解亚硝酸钠和钼酸钠的降解速度，极好保证亚硝酸钠和钼酸钠的功能，防止因无机盐降解造成的冷却液冰点回升，保持了冷却液的低温使用性能，大大提高燃气发动机冷却液的使用寿命，适合于高温重负荷发动机的运行。
2、本发明的冷却液具有优异的缓蚀抗衰退性能，能够长时间保持较好的冰点、沸点、碱值，在使用过程中不用添加补剂，只需要添加蒸馏水或者纯净水，保证必要的循环流量，在燃气发动机中的更换周期可达到8万公里以上。
附图说明
图1是实施例1制备的冷却液对不同金属的腐蚀结果图。
图2是对比例1制备的冷却液对不同金属的腐蚀结果图。
图3是对比例2制备的冷却液对不同金属的腐蚀结果图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。
实施例1
以制备本发明抗高温降解型长寿命燃气发动机冷却液所用水为500g为例，其原料组成如下：
上述抗高温降解型长寿命燃气发动机冷却液的制备方法为：将1g 2,3-二羟基苯甲酸、3g乙酰水杨酸、25g己二酸、5g苯甲酸加入盛有450g乙二醇和50g丙三醇的烧杯中，搅拌均匀；将2g硝酸钠、0.2g钼酸钠加入500g水中搅拌溶解，所得混合液再加入烧杯中，搅拌30分钟，然后加入0.01g甲基硅油、0.01g高温染料(由深圳炎彩染料有限公司提供)搅拌至充分溶解，最后加入KOH，调节pH值至8.0～9.0，得到抗高温降解型长寿命燃气发动机冷却液。
实施例2
以制备本发明抗高温降解型长寿命燃气发动机冷却液所用水为500g为例，其原料组成如下：
本实施例抗高温降解型长寿命燃气发动机冷却液的制备方法与实施例1相同。
实施例3
以制备本发明抗高温降解型长寿命燃气发动机冷却液所用水为5000g为例，其原料组成如下：
本实施例抗高温降解型长寿命燃气发动机冷却液的制备方法与实施例1相同。
实施例4
以制备本发明抗高温降解型长寿命燃气发动机冷却液所用水为500g为例，其原料组成如下：
本实施例抗高温降解型长寿命燃气发动机冷却液的制备方法与实施例1相同。
实施例5
以制备本发明抗高温降解型长寿命燃气发动机冷却液所用水为500g为例，其原料组成如下：
本实施例抗高温降解型长寿命燃气发动机冷却液的制备方法与实施例1相同。
实施例6
以制备本发明抗高温降解型长寿命燃气发动机冷却液所用水为500g为例，其原料组成如下：
本实施例抗高温降解型长寿命燃气发动机冷却液的制备方法与实施例1相同。
对比例1
以制备发动机冷却液所用水为500g为例，其原料组成如下：
其制备方法为：将25g己二酸、5g苯甲酸加入盛有450g乙二醇和50g丙三醇的烧杯中，搅拌均匀；将2g硝酸钠、0.2g钼酸钠、0.4g磷酸钠加入500g水中搅拌溶解，所得混合液再加入烧杯中，搅拌30分钟，然后加入0.01g甲基硅油、0.01g高温染料(由深圳炎彩染料有限公司提供)搅拌至充分溶解，最后加入KOH，调节pH值至8.0～9.0，得到发动机冷却液。
对比例2
以制备发动机冷却液所用水为500g为例，其原料组成如下：
其制备方法为：将3g乙酰水杨酸、5g苯甲酸加入盛有450g乙二醇和50g丙三醇的烧杯中，搅拌均匀；将2g硝酸钠、0.2g钼酸钠加入500g水中搅拌溶解，所得混合液再加入烧杯中，搅拌30分钟，然后加入0.01g甲基硅油、0.01g高温染料(由深圳炎彩染料有限公司提供)搅拌至充分溶解，最后加入KOH，调节pH值至8.0～9.0，得到发动机冷却液。
采用SH/T 0085-2000《发动机冷却液腐蚀测定法(玻璃器皿法)》对实施例1～6制备的冷却液进行腐蚀性能试验(见表1)，并对实验前后相关的指标进行对比分析，包括冷却液状态、冰点变化、沸点变化、pH变化、碱值变化、以及金属试片的重量及状态变化，结果见表2。由表2中的试验结果明显可以看到，相对于对比例1和对比例2的冷却液，本发明实施例1～6制备的冷却液具有良好的防腐蚀性能，试验后防冻液的沸点、冰点、pH值、碱值均具有良好的保持性，试验后冷却液的状态为清澈透明，未出现无机盐析出，因为未采用硅酸盐类无机盐，所以高温后也未大量出现凝胶，保证了冷却液的散热能力，缓蚀性能很好，金属片的定性试验中含金属片的冷却液在高温条件下放置14天，试验效果如图1～3。从图中可以看到，实施例1制备的冷却液具有优异的防腐蚀性能，对比例1中锌片有轻度腐蚀，对比例2中铸铁、锌片有轻度腐蚀，铝片有较严重的腐蚀，可见对比例在高温试验后缓蚀效果下降。
表1 SH/T 0085-1991试验方法与条件
测试项目 试验条件
试验金属 铝、铜、锌、铸铁、镁、锡
持续时间 168h
温度 88℃
表2 试验结果
为了验证本发明冷却液的实际使用性能，发明人将实施例1和对比例1制备的冷却液加入CNG、LNG车辆上进行使用，10万公里后对CNG发动机车辆检测，7万公里后对LNG发动机车辆检测，防冻液在车辆上使用后的试验数据见表3。
表3 实施例1和对比例1制备的冷却液在车辆上使用后的指标
由表3的实车试验结果可见，对比例1的冷却液中在车上使用5000公里后冷却液的冰点就已经出现回升，在-20℃时使用过的对比例1冷却液就出现了白色的结晶析出，冰点从原有的-32℃下降至-20℃。本发明使实施例1制备的冷却液具有优异的缓蚀抗衰退性能，能够长时间保持较好的冰点、沸点、碱值，在使用过程中不用添加补剂，只需要添加蒸馏水或者纯净水，或补加成品液，保证必要的循环流量；并在长期使用中，未出现无机盐缓蚀剂的析出，未出现因为无机盐劣化而造成的低温度下冰点升高，防冻液冰点稳定性极佳。同时，CNG汽车上使用本发明冷却液更换周期可达到10万公里以上，LNG汽车上使用本发明冷却液更换周期可达到7万公里以上。
由表2和表3的试验结果可见，对比例1未添加2,3-二羟基苯甲酸和乙酰水杨酸制备的冷却液冰点、沸点、碱值及外观指标在高温试验和实车使用后均有所变化，冰点回升、沸点降低、碱值下降较快，并且在使用时间较短的条件下就已经出现；对比例2只添加乙酰水杨酸制备的冷却液的变化趋势与对比例1相似，冰点、沸点、碱值等性能指标均有所下降；从外观指标来看，对比例1、2的冷却液使用前后的清晰、透亮度有所下降，劣化速度较快。本发明通过将2,3-二羟基苯甲酸、乙酰水杨酸、己二酸和常规无机盐缓蚀剂复配，它们之间产生了协同作用，冷却液具有优异的缓蚀抗衰退性能，能够长时间保持较好的冰点、沸点、碱值，大大提高燃气发动机冷却液的使用寿命，降低冷却液的高温降解速度，适合于高温重负荷发动机的运行。

Claims (4)

1.一种抗高温降解型长寿命燃气发动机冷却液，其特征在于它由下述质量份配比的原料组成：
上述的甘醇制冷剂为乙二醇和丙三醇质量比为9:1的混合物。
2.根据权利要求1所述的抗高温降解型长寿命燃气发动机冷却液，其特征在于它由下述质量份配比的原料组成：
3.根据权利要求1或2所述的抗高温降解型长寿命燃气发动机冷却液，其特征在于：所述的pH调节剂为KOH、NaOH、NaHCO3或Na2CO3。
4.根据权利要求1或2所述的抗高温降解型长寿命燃气发动机冷却液，其特征在于：所述的pH调节剂为KOH。
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